Текст книги "Создатели двигателей"

Автор книги: Лев Гумилевский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 13 (всего у книги 26 страниц)

Глава четвертая. Двигатели внутреннего сгорания

1. Внутреннее сгорание

Ленуар

В Сен-Дени, одном из предместий Парижа, и до сего времени существует старинный, довольно мрачный и неприветливый ресторан, в котором много лет сначала мальчиком, а затем официантом служил прославленный впоследствии изобретатель газового двигателя Жак Этьен Ленуар (1822–1900).

Этот неприглядный ресторан мог, однако, быть достопримечательностью Парижа: здание его было одним из первых в мире освещено газовыми рожками.

Завсегдатаями ресторана были по большей части мелкие промышленники и кустари, поставлявшие на рынок различные предметы роскоши, всевозможные безделушки, украшения, галантерейный хлам. Посетители постоянно толковали о всякого рода машинах и изобретениях, улучшавших или увеличивавших ассортимент сбываемой ими продукции. Очень охотно они слушали болтовню хозяина о том, как сорок лет назад в ресторане появилось газовое освещение.

Однажды, бросив горсть древесных опилок в стоявший перед ним на огне стеклянный сосуд, Филипп Лебон, французский военный инженер, увидел, что из сосуда поднялся густой дым, который вспыхнул затем на огне и дал яркое светящееся пламя. Лебон понял, что перед ним было открытие чрезвычайной важности. С этого дня вся его жизнь и деятельность были посвящены изучению и исследованию замеченного им явления.

Вскоре он убедился, что как дерево, так и каменный уголь и иные виды топлива от действия высокой температуры без доступа воздуха выделяют газ, годный для освещения и отопления. Продолжая свои опыты, Лебон создал в миниатюре первый газовый завод, в котором имелись все основные его элементы: перегонный аппарат, газоочиститель, отделявший вредные примеси, и газгольдер, в котором собирался газ. В деревне, где он жил, Лебон построил маленький заводик и стал демонстрировать изумленным жителям, как у конца трубки, соединенной с газгольдером, начинал гореть ярким пламенем не видимый никем светильный газ.

Через год Лебон взял патент на свое изобретение – это был 1799 год, – причем подробно описал свою «термолампу». Занятый службой в качестве военного инженера, Лебон ни на минуту не оставлял своей идеи и разработал полную систему газового освещения. Однако заинтересовать своим изобретением, несмотря на многочисленные обращения к правительству, он никого не смог.

В 1801 году вызванный в Париж на строительство мостовых, Лебон взял новый патент, представив при этом целое сочинение. Он говорил о возможности многочисленных применений светильного газа и описывал как способы его производства, так и принадлежности для фабрикации. Предложение Лебона устроить освещение и отопление общественных зданий по его системе правительство отвергло. Тогда Лебон решил обратиться непосредственно к парижанам. Он нанял в Сен-Жермене отель «Севинье» и открыл его для публики. Здесь был поставлен газовый аппарат, дававший свет и тепло: сотни газовых рожков в форме цветов и розеток освещали аллеи сада и фонтан. Залитый ярким светом отель привлекал тысячи любопытных. Парижане с восторгом приветствовали новшество. Заслуги изобретателя наконец признала правительственная комиссия. Комиссия заявила, что «прекрасные результаты опытов гражданина Лебона превзошли надежды друзей науки и искусства».

После этого Наполеон дал Лебону концессию на устройство газового завода. Разрабатывая способы самого разнообразного использования газа, Лебон создал и проект газового двигателя. Этот двигатель должен был работать наподобие паровой машины, но в цилиндр вместо пара Лебон намеревался подавать светильный газ, зажигаемый поочередно по ту и другую сторону поршня.

Однако Лебона преследовали несчастья: сначала буря разрушила его лабораторию и жилье, затем сгорел завод и, наконец, сам он был найден мертвым в лесу около завода зимой 1804 года с кинжальной раной в груди.

Лебон не успел довести до осуществления все свои идеи, но рожки, зажженные им в Сен-Жермене, продолжали гореть, соблазняя хозяев отелей и ресторанов. Ресторан в Дени и был одним из первых, введших у себя вслед за отелем «Севинье» газовое освещение.

Скоро Ленуар уже знал наизусть этот рассказ хозяина. Потом он сам повторял его новым посетителям. В то время газовое освещение не представляло редкости в Париже, но тем более было приятно слушать историю его возникновения. Мелкие предприниматели, вынужденные конкурировать с фабрично-заводской индустрией, видели все спасение в том, чтобы блеснуть на рынке какой-нибудь новой выдумкой. Поэтому истории всяких открытий и изобретений чрезвычайно их занимали.

Вокруг такого рода историй и вертелись разговоры в ресторане. В те времена о новостях науки и техники часто писали в любимых посетителями газетах. Газеты, зная вкус своих читателей, услужливо подбирали все технические сказки и сплетни. Увлеченный этими рассказами, Ленуар прочитывал газеты от строки до строки, а затем уже предоставлял их в распоряжение посетителей.

Молодой служащий ресторана прислушивался к разговорам посетителей и иногда, пользуясь их вниманием к расторопному слуге, вступал с ними в беседу.

Среди завсегдатаев ресторана было так много владельцев разнообразных мелких предприятий, что в конце концов Ленуару без особого труда удалось переменить свое место. Он стал рабочим эмалировочной мастерской.

Это было вскоре после июньских дней 1848 года, когда каждый промышленник, каждый предприниматель чувствовал себя победителем.

Временному торжеству буржуазии сопутствовала, конечно, жесточайшая эксплуатация морально подавленных рабочих. Промышленность быстро восстанавливалась.

Нужда в рабочих руках была очень значительной. Бывший официант, не принимавший никакого участия в восстании, был как нельзя более кстати в мастерской.

Он хорошо разбирался в вопросах прикладной техники. В центре общего внимания стояла тогда электротехника. Каждый день приносил сообщения о новых способах практического использования таинственных и изумительных свойств электричества: телеграф, гальванопластика, электромагнитные машины, освещение – все это были вещи, о которых много писалось в газетах и еще более говорилось как в ресторане, так и в мастерской. Ленуар узнавал такие новости раньше всех.

У каждого мастера теплилась в глубине души надежда сделать открытие, придумать что-нибудь такое, что сразу принесет и славу, и почет, и богатство. Мысль о том, что каждое изобретение, каждое открытие является результатом долгого труда и обширных познаний, не многим приходила в голову. Бульварные газеты, питавшиеся всякого рода сенсациями, придавали всем открытиям характер необычайных случаев, поразительных приключений, счастья.

Природа наградила Ленуара и умом и способностями, но у него благодаря всей этой газетной болтовне составилось наивное представление о творческой технике как о какой-то лотерее, где все дело решает случай. Ему казалось, что достаточно самых небольших знаний и опыта, чтобы иметь право участвовать в этой игре, надеясь на свое счастье. О том, что роль случая в творческой работе чрезвычайно ограничена, что случай только помогает выйти из рамок привычного мышления, но помогает исследователю, а не первому встречному, что случаи окружают всех и каждого повсюду, но остаются незамеченными, – обо всем этом Ленуар не думал, не знал и не догадывался.

Тем более не думал он о том, что творческий процесс проходит главным образом в борьбе с привычным отношением к вещам, в преодолении привычного мышления и в усвоении нового взгляда, нового отношения. В этом процессе новые наблюдения, новые впечатления могут оказать и оказывают помощь человеку, но гораздо больше тут ему помогает наука. Чем обширнее знания, чем разнообразнее накопленный опыт творческого работника, тем шире, просторнее его мышление, тем оно подвижнее, тем оно менее косно и предвзято.

Ведь если в своей деятельности человек имеет перед собой только объективный мир, от него зависит и им определяет свою деятельность, то прежде всего он должен знать этот мир. И чем лучше он его знает и понимает, тем меньше он делает ошибок, тем легче он решает свои практические задачи.

Со своим неправильным и вредным для дела представлением о творческой технике Ленуар, вероятно, остался бы навсегда пустым мечтателем, но он был настойчивый человек, аккуратный, энергичный, неутомимый и предприимчивый работник. Устроивший его на свою фабрику посетитель ресторана не имел причин сожалеть об этом поступке.

«Ну, Ленуар, ты далеко пойдешь…» – частенько говорил он ему.

Новый рабочий действительно придумывал то одно, то другое, обгонял в понимании дела своих товарищей и даже улучшил рецепты эмалировочных красок.

Мелкие усовершенствования, внесенные Ленуаром в производство, беззастенчиво эксплуатировал владелец, но они мало приносили пользы самому Ленуару. Он терпеливо молчал, прикидываясь добродушным, благодарным парнем, но мечтал запатентовать что-нибудь значительное. Тогда, опираясь на свои законные права, он уже взялся бы за защиту своих интересов. И часто, когда довольный и сытый хозяин, похлопав по плечу способного работника, благодушно отходил от него, Ленуар осторожно, чтобы никто не заметил, грозил ему кулаком и шептал про себя:

«Ну погоди, ты еще меня узнаешь!»

И вот ему удалось наконец внести серьезное улучшение в эмалировочный процесс. Хозяин повысил ему оклад.

Скопив кое-какие деньги и найдя себе товарища, также рвавшегося работать самостоятельно, Ленуар бросил фабрику и основал гальванопластическое заведение. Эта новая модная отрасль промышленности, рассчитывали компаньоны, могла бы их обогатить быстро и прочно. Однако и Ленуар, при всей своей изобретательности и практичности, не смог пойти в этом деле очень далеко. Он стал лишь одним из тех предпринимателей, каким он подавал дешевое вино и плохой обед на грязные скатерти ресторана в Сен-Дени.

Попав сам в число мелких хозяев, с трудом выносивших конкуренцию новых крупных фабрикантов, Ленуар понял, что теперь мелкой промышленности важнее всего заменить рабочие руки механическим двигателем. В маленьких предприятиях установка громоздкого парового двигателя, нуждавшегося в еще более громоздком паровом котле, машинистах и кочегарах, была немыслима. Тут нужен был двигатель незначительной мощности, легкий, удобный, простой, свободно переносимый и устанавливаемый, не нуждающийся в паровом котле.

Некоторое время Ленуар мечтал об электромагнитном двигателе. Но неудачи других изобретателей, работавших над созданием таких двигателей, и собственные безуспешные опыты заставили его отказаться от этой идеи. Как человек практический, Ленуар ясно видел, что при отсутствии надежного источника электрической энергии такой двигатель применения не найдет.

Тогда он стал думать, как бы освободить паровую машину от котла. Так же, как и Лебона, светильный газ навел его на мысль создать двигатель внутреннего сгорания вместо двигателя внешнего сгорания, каким была паровая машина.

Знакомство с электротехникой пригодилось Ленуару. Он придумал зажигать газ в цилиндре электрической искрой.

Решив во что бы то ни стало осуществить свою идею, Ленуар стал изучать патенты, взятые на газовые двигатели. Он видел, что мелкая промышленность нуждается в небольшом, удобном двигателе, и делал отсюда простой вывод, что этот рыночный спрос предприимчивый человек должен удовлетворить. Материала для создания такого ходкого товара было достаточно: только во Франции и Англии оказалось несколько десятков патентов, взятых различными изобретателями на газовые двигатели. О нарушении прав изобретателей Ленуар не беспокоился: идея газового двигателя была столь популярна, что казалась уже никому не принадлежащей, и дело сводилось теперь лишь к тому, чтобы создать конструкцию, практически годную для работы в условиях мелкой промышленности.

В запатентованных описаниях газовых двигателей Ленуар нашел несколько вполне осуществимых при теперешнем уровне техники и стал думать над ними.

Большинство запатентованных двигателей было прямым развитием порохового цилиндра Папена. В цилиндрах их сжигался не порох, а вводимый под поршень светильный газ, смешанный в нужной пропорции с воздухом. Взрыв газа толкал поршень вверх, вниз же он опускался силой атмосферного давления, после того как цилиндр охлаждался тем или иным способом и внутри него образовывался некоторый вакуум.

Эти газовые, атмосферные машины конструктивно копировали паровую машину. Так, двигатель Броуна, построенный в Англии в 1832 году, имел два цилиндра, штоки которых приводили в движение балансир. Машина предназначалась для откачки воды. Однако было несколько проектов двигателей непосредственного действия. Год спустя после Броуна англичанин Райт построил двигатель, работавший смесью газа и воздуха. Так как цилиндр двигателя очень нагревался, Райт окружил его водяной рубашкой для охлаждения.

Несколько позднее опять-таки англичанин Вильям Барнет сконструировал газовый двигатель, в цилиндр которого накачивалась газовая смесь. Здесь она сначала подвергалась сжатию, а затем уже поджигалась то по одну, то по другую сторону поршня. Изобретение Барнета имело все данные для своего развития и практического успеха, но все-таки не нашло применения: в те времена в Англии механизация кустарной промышленности не достигла еще такого развития, которое требовало бы создания подобных двигателей. Английская промышленность, опиравшаяся на паровой двигатель, сразу приобрела крупные масштабы. Во Франции же узнали обо всех этих английских предложениях только тогда, когда начались судебные процессы Ленуара с держателями этих патентов, и после того, как двигатель Ленуара уже получил широкое распространение.

Копаясь в архивах, добывая патенты, изучая построенные газовые двигатели, Ленуар не стремился ни к чему новому.

Он взял готовую конструкцию парового двигателя и решил – совершенно так же, как и его предшественники, – заставить в ней работать не пар, а светильный газ, который можно было легко доставить в любую городскую мастерскую.

Этот энергичный высокий, сильный, красивый человек, пока был молод и здоров, не жалел сил для достижения цели. Однако для постройки машины, так ясно представлявшейся его воображению после долгого и тщательного изучения работ предшественников, нужны были еще и средства.

Среди своих знакомых искать себе компаньона Ленуару пришлось не так уж долго. Один из парижских мелких хозяев, Маринони, заинтересовался предложением Ленуара и вошел с ним в соглашение для эксплуатации изобретения. После этого в 1860 году Ленуар взял патент.

«Мое изобретение, – заявлял в нем Ленуар, – заключается в том, чтобы применять светильный газ в смеси с атмосферным воздухом, зажигая его электричеством, и получать таким образом движущую силу через нагревание и значительное расширение газовой смеси».

Нельзя было и нарочно придумать более подходящих друг к другу компаньонов, чем Маринони и Ленуар. Маринони был не только заводчиком – он обладал серьезными познаниями в механике. Прикладную механику он рассматривал как очень удобное место для помещения капитала.

Сам Ленуар в машиностроении понимал немного, а в Маринони он нашел знающего техника, который мог ему, самоучке, оказать помощь в осуществлении двигателя.

На заводе Маринони компаньоны приступили к постройке первой машины. Конструктивно подражая известному на заводе паровому двигателю, компаньоны свою газовую машину обдумали хорошо и тщательно. Результаты испытания ее были очень благоприятны.

Двигатель Ленуара был двигателем непосредственного действия. В нем смесь светильного газа и воздуха засасывалась в цилиндр движением поршня, как вода втягивается в шприц. Когда поршень достигал половины своего хода, впускной клапан закрывался, смесь зажигалась посредством электрической искры, и происходил взрыв. Давление образующихся газообразных продуктов сгорания гнало поршень дальше. Когда поршень доходил до конца, в цилиндре открывался второй клапан, через который отработавшие газы выталкивались наружу обратным ходом поршня.

Для зажигания служил электрический прибор с батареей, автоматически дававший в нужный момент искру. Давление газов после взрыва достигало пяти атмосфер.

В остальном двигатель работал так же, как и паровой: движение поршня передавалось через кривошипный механизм валу двигателя с маховым колесом. От него через эксцентрик приводился в движение золотник, распределявший приток газа и воздуха и выпуск продуктов сгорания.

При хорошем уходе двигатель Ленуара работал спокойно и, в общем, надежно. Охваченные жаждой барышей, компаньоны прежде всего прибегали к безудержной рекламе. Реклама способствовала сначала быстрой продаже двигателей, а затем повредила их репутации. Многочисленные статьи и заметки в журналах и газетах рассказывали о работе нового двигателя, невероятно преувеличивая его достоинства. В действительности дело обстояло далеко не так.

Азартные компаньоны слишком увлеклись коммерческой стороной дела и, конечно, потерпели поражение, как только двигатели были испытаны на продолжительной производственной работе. Практика показала, что новые двигатели не оправдывали шумной рекламы. Вместо обещанного расхода – половина кубического метра газа на лошадиную силу в час – они расходовали около трех. Кроме того, они требовали огромного количества смазочного материала. Шутники называли их «вращающимся куском сала» и говорили смеясь, что «хотя они и не требуют кочегара, но зато нуждаются в человеке, который должен в них непрерывно подливать масло».

Преувеличенная реклама привела к тому, что двигатели ехали вообще казаться хуже, чем они были в действительности. На деле они вполне годились для мелкой промышленности и, несмотря на недоверие, удерживались здесь еще долго и после появления более экономичных двигателей. Исключительная потребность в двигателе мирила мелких хозяев со всеми недостатками ленуаровской машины.

Между тем сам Ленуар был совершенно счастлив: о двигателе шли беспрерывные разговоры, собственное его имя на все лады повторялось в печати и на бирже, в промышленных кругах и среди посетителей ресторана в Сен-Дени. Патент доставлял ему средства для жизни, и будущее казалось еще более привлекательным, чем настоящее. Он постепенно толстел, лысел, все чаще и чаще предпочитал болтать в кафе, чем трудиться в прокопченных мастерских Маринони.

Двигатель Ленуара требовал огромного количества смазочного материала.

Этот Ленуар, с тяжелой золотой цепочкой на брюшке, с веселеньким, кокетливым галстучком на крахмальной рубашке, веселый и довольный, немножко снисходительно разговаривавший с заказчиками, казался окружающим вдесятеро большим богачом, чем был на деле. Он стал очень популярным человеком в Париже. Более того: Ленуар возглавил целую плеяду разного рода изобретателей, смотревших на изобретательство как на легкий способ разбогатеть и полагавших, что практической сметки, двух-трех догадок и гаечного ключа вполне достаточно, чтобы взяться за дело.

Маринони относился ко всему происходящему иначе. Как опытный коммерсант, он понимал, что одной рекламы и шума для прочности предприятия мало, и старался повысить качество выпускаемых машин. Он прислушивался к требованиям потребителей и часто после бурных объяснений с компаньоном усаживал его за работу вместе с собой.

– Я слишком много вложил в это дело, черт возьми, чтобы рисковать! – кричал он. – Ваш патент – это еще не деньги, Ленуар! Деньги – это машины, а чтобы они покупались, они должны стоить то, что за них платят…

Ленуар понимал, что его компаньон совершенно прав, но он в это время понял нечто более важное. Он увидел, что, напав на хороший случай, он оказался не в состоянии справиться с делом, что в творческой технике решает судьбу изобретателя в конечном счете труд, технически изощренный ум, опыт и, главное, обширные теоретические познания.

Тогда-то Ленуар взялся за то, с чего ему следовало бы начать: он начал учиться. Конечно, он не поступал в университет, не брал уроков у профессоров. Он стал читать и размышлять, производить опыты, проверяя то, что узнавал. И вот здесь ему пришла в голову запоздавшая мысль, что, учась на патентах своих предшественников, он вместе с их дельными и важными соображениями впитывал в себя и их заблуждения, их ошибки. Он научился конструкторски мыслить, но шел по избитым, не оправдавшим надежд, не достигнувшим вполне цели чужим путям, не найдя своего. А между тем несомненно, опираясь не на патенты, а на обширную теорию тепловых явлений, он мог бы пойти к цели иным путем.

Ленуару понадобилось почти двадцать лет для того, чтобы преодолеть постепенно воспитанное чужими патентами мышление и взглянуть на свой двигатель по-новому. Только уяснив себе теоретическую сущность тепловых явлений, он, например, догадался, что выгоднее взрывать газ в цилиндре до начала хода поршня, в специальной «камере сгорания», чем при ходе поршня. В 1883 году он взял патент на такую «камеру сгорания». Кроме того, Ленуар стал отводить отработавшие газы для подогрева газовой смеси, следуя прямому указанию Карно. Эти существенные поправки, внесенные изобретателем в старую конструкцию, значительно повысили экономичность газовой машины.

Ленуару шел шестьдесят первый год, а творческая энергия его, питаемая притоком теоретических знаний, только теперь приобрела истинный размах. Он конструирует прибор, в котором смешивание газа и воздуха стало происходить в точно рассчитанном соотношении. Вслед за тем он делает попытки применять другие виды газообразного топлива в своем двигателе – попытки, которые в случае успеха должны бы иметь огромное значение для промышленности и транспорта.

Дело заключалось в том, что, приобретая двигатель Ленуара, промышленное предприятие ставило себя в зависимость от газового завода. Если в городе, в промышленном центре, такого завода не было, то не могло быть и речи о машине. Мысль о небольшом газогенераторе не приходила Ленуару в голову, да тогдашней технике он оказался бы и не под силу, а громоздкий газогенератор заводского типа был бы ничем не лучше парового котла.

Между тем, если бы удалось освободить двигатель от необходимости зависеть от газового завода, газовая машина могла получить гораздо большее распространение повсюду, и не только на промышленных предприятиях, но и на транспорте. Больше всего Ленуар мечтал о том, чтобы пустить газоходы по Сене для перевозки пассажиров.

Ленуар не добился успеха в получении газообразного топлива, хотя он перепробовал очень много всяких горючих веществ для достижения цели. Там, где опыты сулили успех, оказывалось невыгодно применять топливо, обходившееся в несколько раз дороже, чем светильный газ. К тому же в это время Ленуару пришлось посвятить себя деятельности, очень далекой от творческой. На Ленуара обрушилось сразу несколько судебных исков изобретателей газовых машин. Многие, увидев успех Ленуара, вспомнили о своих неиспользованных патентах и предъявили претензии.

Сначала выступил директор газового завода в Париже Югон, ссылавшийся на свой патент, взятый на два года раньше. К нему присоединился немецкий часовщик Райтман, патент которого был взят еще раньше. Любопытно, что как раз с этими двумя патентами Ленуар и не был знаком.

Изобретатель отбивался от конкурентов как только мог. С Югоном судебный процесс окончился в пользу Ленуара, так как было установлено существенное различие процессов, описанных в обоих патентах. Дело с Райтманом решилось в пользу Ленуара скорее потому, что истцом был немец: для враждебно настроенных к немцам французских судей это имело решающее значение. Отделавшись от этих и еще целого ряда мелких претендентов, Ленуар с новой энергией взялся за дело. Не ограничиваясь стационарными установками, которых в одной Франции уже насчитывалось более двухсот, он проделал опыт с постановкой двигателя на лодке.

Испытанное на Сене, судно это было приобретено пароходной компанией для постоянных рейсов между Парижем и Шарантоном. Газ доставлялся сюда в сжатом виде, в специальных баллонах.

Шаг за шагом совершенствуемые двигатели Ленуара, конечно, не могли полностью решить задачу, стоявшую перед техникой. Коэффициент их полезного действия колебался от трех до пяти процентов, мощность ограничивалась несколькими лошадиными силами. Самые крупные машины Ленуара имели мощность в десять лошадиных сил. Потребляемый ими в качестве топлива светильный газ обходился дорого. Несмотря на их распространение, удовлетворявшее неотложную нужду, на будущее их рассчитывать было трудно.

И действительно, стоило только появиться на Парижской Всемирной выставке 1867 года газовому двигателю, выставленному немецкой фирмой «Отто-Дейтц» и оказавшемуся более экономичным, чем наделавшие много шуму двигатели Ленуара, как мало-помалу всякий спрос на них прекратился.

Прославленный изобретатель сошел со сцены. Всеми забытый, но до конца жизни сохранивший свой доход, Ленуар умер в 1900 году в Равенне.